CCD相機(jī)功率驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

Fig.2 the circuit of CCD camera power driving
首先時(shí)序發(fā)生單元的時(shí)序信號(hào)經(jīng)過(guò)電容C1和C2耦合到二極管鉗位端，兩個(gè)二極管D1和D2及兩個(gè)電阻R1和R4用于把電容耦合過(guò)來(lái)的信號(hào)鉗位到固定的電平。這里正電平為+10V負(fù)電平為-10V。其中二極管D1把信號(hào)鉗位到正電平，使信號(hào)在正電平的基礎(chǔ)上向下擺動(dòng)。同理二極管D2把信號(hào)鉗位到負(fù)電平，使信號(hào)在負(fù)電平基礎(chǔ)上向上擺動(dòng)。注意二極管的方向要正確。這樣產(chǎn)生的兩個(gè)信號(hào)就用于控制兩個(gè)開(kāi)關(guān)三極管的導(dǎo)通與截止。兩個(gè)互補(bǔ)的三極管的集電極接在一起作為開(kāi)關(guān)輸出，注意若把發(fā)射極接在一起則為射極跟隨器而非開(kāi)關(guān)工作。當(dāng)加在Q2基極的控制信號(hào)向上擺動(dòng)時(shí)，三極管Q2就會(huì)導(dǎo)通，而這時(shí)加在Q1基極的信號(hào)恰處在高電平期間，因而三極管Q1截止，所以輸出到負(fù)載C3的信號(hào)為低電平。同理，當(dāng)加在Q2基極的控制信號(hào)為低電平時(shí)，三極管Q2截止，而這時(shí)加在Q1基極的信號(hào)恰以高電平向下擺動(dòng)，因而三極管Q1導(dǎo)通，所以輸出到負(fù)載C3的信號(hào)為高電平。因此，該電路為反相驅(qū)動(dòng)電路。電阻R3可以控制加在負(fù)載電容的波形的邊沿變化時(shí)間。

在該電路中，二極管選用Philips公司的高速肖特基二極管，型號(hào)為BAT85/PLP[6]。其參數(shù)為：反向連續(xù)電壓VR為30V，前向?qū)▔航礦F在前向電流IF為1mA時(shí)為320mV。反向恢復(fù)時(shí)間trr為4ns。三極管也選用Philips公司的開(kāi)關(guān)三極管，型號(hào)分別為BSR14/PLP[7]和BSR16/PLP[8]。其中VCEO參數(shù)BSR14/PLP為40V，BSR16/PLP為60V。集電極電流IC參數(shù)BSR14/PLP為800mA，BSR16/PLP為600mA。這些參數(shù)都可以滿足驅(qū)動(dòng)波形電壓范圍寬，瞬態(tài)電流大的要求。

上述電路的各個(gè)元器件參數(shù)是按照10MHz的像素轉(zhuǎn)移時(shí)鐘給出的，若為其他的轉(zhuǎn)移時(shí)鐘或頻率有所變化，則可以修改上述參數(shù)，而電路結(jié)構(gòu)形式不變化。

4仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性及合理性。上述設(shè)計(jì)的電路在Cadence公司的OrCAD PSpice AD軟件下進(jìn)行了仿真。仿真的結(jié)果也再次證明了設(shè)計(jì)電路的合理性。圖3為仿真結(jié)果的波形圖，從圖中可以看出該電路為反相驅(qū)動(dòng)，輸出相對(duì)與輸入有10ns左右的延時(shí)。輸出波形在幅度上和邊沿變化時(shí)間上均符合要求。

圖3 仿真結(jié)果波形圖

Fig.3 the waveform of simulation result
按照上述電路結(jié)構(gòu)，我們采用對(duì)應(yīng)的元器件搭建了相應(yīng)的實(shí)際電路。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和仿真的結(jié)果基本一致。這表明此電路可以用在CCD相機(jī)中，這樣可以降低成本提高可靠性。

5結(jié)論

本文的創(chuàng)新點(diǎn)是：以較少的分立元器件實(shí)現(xiàn)了高性能的CCD功率驅(qū)動(dòng)電路，它可以用在傳統(tǒng)CCD功率驅(qū)動(dòng)集成電路在一些情況下無(wú)法勝任的場(chǎng)合。
CCD功率驅(qū)動(dòng)電路對(duì)CCD相機(jī)的性能具有較大的影響。而目前可供使用的CCD功率驅(qū)動(dòng)集成芯片有時(shí)候需要外加電平搬移電路有時(shí)候無(wú)法滿足電壓擺幅等方面的要求，且實(shí)現(xiàn)時(shí)成本較高。為此，本文設(shè)計(jì)了采用分立元器件實(shí)現(xiàn)的CCD功率驅(qū)動(dòng)電路。該電路相對(duì)于目前采用CCD專用功率驅(qū)動(dòng)集成芯片實(shí)現(xiàn)的電路具有成本低、可靠性高、工作電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。因此，當(dāng)現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)器集成電路不能滿足要求時(shí)，可以使用該電路實(shí)現(xiàn)CCD相機(jī)的功率驅(qū)動(dòng)。